기준전극 (Reference Electrode)
쉽게 풀면
전압은 언제나 어딘가에 대한 차이여서, 기준이 될 고정된 전극이 필요합니다. 기준전극은 주변 용액 조성이 달라져도 자기 전위가 거의 변하지 않도록 만든 전극으로, 은/염화은 전극이나 포화칼로멜 전극이 대표적입니다. pH미터의 전극 안에도 이 기준전극이 함께 들어 있습니다. 해수면을 기준으로 산의 높이를 재는 것과 같은 역할입니다.
왜 중요한가
기준전극이 흔들리면 측정한 전위값 전체가 함께 흔들리므로, 전기화학 측정의 신뢰성은 기준전극 상태에 직접 좌우됩니다. 논문에서 전위를 보고할 때 어떤 기준전극을 썼는지 반드시 밝혀야 다른 연구와 비교할 수 있습니다. pH 측정에서 값이 이상하게 나오는 원인의 상당수도 기준전극의 액간접촉부 막힘입니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
측정한 전압이 어떤 기준에 대한 값인지 밝히는 문장으로, 전기화학 논문에서 생략하면 안 되는 정보입니다.
조금 더 깊게 보면
가장 널리 쓰이는 은/염화은 전극은 은선을 염화은으로 덮고 일정 농도의 염화칼륨 용액에 담근 구조이며, 전위는 염화이온 농도와 온도에 의해 정해집니다. 기준전극과 시료 용액은 다공성 마개나 가는 틈으로 연결되는데, 이 부분이 단백질이나 침전물로 막히면 전위가 서서히 밀려 값이 틀어집니다. 국제적으로는 표준수소전극을 0볼트로 삼아 모든 전위를 환산하므로, 다른 기준전극으로 잰 값은 정해진 보정값을 더해 환산할 수 있습니다. 보관할 때 전극 끝을 마르지 않게 하는 것이 수명 유지의 기본입니다.
주의할 점
이온선택전극법에서 쓰는 감응전극과 짝을 이루지만 역할은 정반대입니다. 감응전극은 목표 이온의 농도에 따라 전위가 변해야 하고, 기준전극은 무슨 일이 있어도 전위가 변하지 않아야 합니다.